Електричний струм у різних середовищах та його використання



Скачати 66.66 Kb.
Дата конвертації11.03.2019
Розмір66.66 Kb.
ТипУрок
Урок №27

Тема: Електричний струм у різних середовищах та його використання.

Мета уроку:

  • навчальна: встановити природу електричного струму в різних середовищах (металах, газах, рідинах) та з’ясувати особливості його походження;.

  • виховна: виховання допитливості, формування інтересу до науки й вміння працювати з науково-популярною літературою.

  • розвивальна: формування вміння в учнів робити узагальнення й висновки з спостереження.

Тип уроку: урок засвоєння нових знань.

Обладнання: конденсатор розбірний на ізольованих штативах, електрометр, спиртівка, прилад для вимірювання термічного коефіцієнта опору дротини, склянка висока з водою, амперметр демонстраційний, термометр лабораторний, штатив для фронтальних робіт, електроплитка, комплект з’єднувальних провідників, перетворювач високовольтний, прилад для демонстрації електроіскрової обробки металів, проекційний апарат, батарея конденсаторів, реостат, електрична лампочка, джерело живлення, електроди, посудина з чистою водою та розчином солі.

Методи уроку: бесіда, пояснювально-ілюстративний, робота з книгою, метод демонстрації, проблемно-пошуковий.


ХІД УРОКУ

  1. Організаційний момент

Привітатися з учнями, зробити перекличку, наголосити на початку уроку й попросити налаштуватися до роботи на уроці.

  1. Актуалізація чуттєвого досвіду та опорних знань.

Дайте відповіді на наступні запитання:

  1. Що таке робота електричного струму? (фізична величина, що характеризує зміну електричної енергії струму – перехід її в інші види

A=IUt

  1. Що таке потужність електричного струму? (це фізична величина, що характеризує здатність електричного струму виконувати певну роботу і вимірюється роботою, виконаною за одиницю часу:



  1. Сформулюйте закон Джоуля – Ленца. Кількість теплоти, яку виділяє провідник зі струмом, дорівнює добутку квадрата сили струму, опору провідника і часу.



  1. Повідомлення теми і мети уроку.

Тема сьогоднішнього уроку: «Електричний струм у різних середовищах та його використання».


  1. Мотивація навчально – пізнавальної діяльності.

Ми з вами вже вивчили природу електричного струму та знаємо умови, необхідні для виникнення електричного струму. А сьогодні розглянемо з вами механізми поводження електричного струму у різних речовинах і дізнаємося про природу різноманітних електричних явищ.


  1. Вивчення нового матеріалу.

План

1. Електричний струм в металах

2. Електричний струм в рідинах

3. Електричний струм в газах
1. ЕЛЕКТРИЧНИЙ СТРУМ В МЕТАЛАХ

Численні експерименти з електрики, виконані різними вченими у ХІХ-ХХ ст., дали багатий матеріал для створення науково обґрунтованої теорії електричної провід­ності металів. Вона дістала назву класичної електронної теорії електро­провідності металів. Її основи були закладені німецьким фізиком Паулем Друде і розвинуті нідерландським фізиком Гендріком Лоренцем, тому цю теорію інколи називають теорією Друде-Лоренца.

Носіями вільних зарядів у металах є електрони. Концентрація їх велика — порядку 1028. Ці електрони беруть участь у хаотичному тепловому русі. Під впливом електричного поля вони починають пересуватися упорядковано із середньою швидкістю порядку 10-4.

Класична теорія провідності металів механізм проходження електричного струму у металевих провідниках пояснює таким чином. За відсутності електричного поля у провіднику електрони беруть участь у тепловому (хао­тичному) русі. В разі створення на кінцях провідника різниці потенціалів на ектрони діє електрична сила , що надає їм прискорення, яке вони швидко втрачають через зіткнення з йонами кристалічної ґратки. У результаті встановлюється деяка середня швидкість впорядкованого руху електронів — її називають середньою швидкістю дрейфу. Як відомо, тепловий рух електронів не припиняється ніколи, тому електрони з величезними швидкостями рухаються в усіх напрямках, і на фоні цього хаотичного руху відбувається повільний «дрейф» у напрямку електричного поля. Швидкість же поширення електричного поля в провіднику (як і швидкість поширення будь-якого електромагнітного випромінювання) становить близько 300 000 км/с. Отже, кожен вільний електрон металу починає «дрейф*, відчувши дію електричного поля, практично в мить замикання кола.



ОЗН: Струм у металах – упорядковане переміщення вільних електронів під дією електричного поля:

- заряд електрона, - концентрація вільних електронів, - швидкість дрейфу електронів.

Класична теорія провідності пояснює також механізм виникнення елек­тричного опору металевих провідників. Опір металів зумовлений взаємо­дією електронів, що рухаються в провіднику, з йонами кристалічної ґратки. В процесі взаємодії електрони втрачають частину енергії, яку вони отриму­ють в електричному полі. Ця енергія перетворюється у внутрішню енергію. Відповідно, під час проходження по металевому провіднику електричного струму він нагрівається. З підвищенням температури розмах коливань ио нів зростає, і частішими стають співудари електронів з йонами. Тому можна стверджувати, що опір металів повинен залежати від температури.

- залежність опору металевого провідника від його температури.

- температурний коефіцієнт опору



ОЗН: Температурний коефіцієнт опору – фізична величина, що вказує наскільки змінюється опір металевого провідника при змінні температури на 1 0С.

- температурний коефіцієнт опору для чистих металів
2. Електричний струм в рідинах

Із курсів фізики відомо, що речовини поділяються на електроліти і неелектроліти. Електроліти характеризуються тим, що їхні розчини або розплави є провідниками електричного струму. Розчини або розплави неелектролітів не проводять електричний струм. На відмінну від металевих провідників, електричний струм в електролітах, або провідниках другого роду супроводжується перенесення речовини.



Електроліти – водні розчини солей, кислот і лугів, а також їх розплави, у яких носіями струму служать йони.

Наприклад: розчин NaCl, CuSO4, розплав NaOH.

Багато речовин уже в твердому стані мають йонну структуру (хлористий натрій та деякі солі і Але у твердому стані йони міцно зв’язані один з одним, оскільки мають протилежні електричні заряди, тому їх рухливість ускладнена. У розпла­ві рухливість йонів збільшується, а надто при пе­реході речовини у розчин, у розчині під впливом полярних молекул води речовина-електроліт роз­падається на позитивно та негативно заряджені йони.

Електролітична дисоціація – процес розпаду молекул розчиненої речовини на йони під дією розчинника.

Якщо в такому розчині створити електричне поле, то позитивно заряджені йони рухатимуть­ся до катода (негативно заряджений електрод), а негативно заряджені йони - до анода (позитивно заряджений електрод). Відповідно позитивно за­ряджені йони назвали катіонами, а негативно заряджені - аніонами.

Слід зазначити, що в разі зустрічі двох різнополярних йонів, на­приклад хлору і натрію, можливий обернений процес - рекомбінація (утворення нейтральної молекули NаС1). Обидва процеси в розчині відбу­ваються одночасно.

Рекомбінація – процес об’єднання йонів у нейтральні молекули.

Ступінь розпаду на йони не у всіх електролітах однаковий, він залежить від природи електроліту, його концентрації, характеру розчинника, темпе­ратури. Електроліти поділяються на сильні і слабкі. Сильні електроліти у водних розчинах практично повністю дисоціюють на йони, а слабкі - тільки частково.



Електроліз – процес проходження електричного струму через розчин електроліту, що супроводжується окисно-відновними реакціями.

Величина стала і її можна позначити буквою k, тоді будемо мати:



- І закон Фарадея.

- електрохімічний еквівалент



І закон Фарадея:

Маса речовини, яка виділяється на електроді за час при проходженні електричного струму пропорційна силі струму й часу.



Електрохімічний еквівалент – фізична величина, що рівна масі речовини, яка виділяється на електроді при проходженні через розчин заряду 1 Кл.

ІІ закон Фарадея:

Електрохімічний еквівалент речовини пропорційний його хімічному еквіваленту



- ІІ закон Фарадея.

ОЗН: Число Фарадея дорівнює кількості електрики, яка повинна пройти через розчин електроліту, щоб на електроді виділився 1 моль одновалентної речовини.

- стала Фарадея

Застосування електролізу:



  1. Рафінування – очищення металів.

  2. Гальваностегія – покриття одних металів шаром інших.

  3. Гальванопластика – отримання рельєфних копій з поверхонь.



3. Електричний струм в газах

З курсу фізики 9-го класу нам відомо, що в природі гази є діелектриками, бо за цих умов у газах майже немає вільних носіїв заряду, рух яких міг би створити електричний струм. Проте, під зовнішнім впливом, наприклад високої температури, у газі з’являються заряджені частинки внаслідок відщеплення від атомів газу одного або декількох електронів. Як результат - замість нейтрального атома маємо позитивний йон і електрони. Частина електронів, що утворилися, може бути захоплена іншими нейтральними атомами, і тоді з’являться ще й негативні йони. Розпад молекул газу на електрони та йони називається йонізаціею газів.

Нагрівання газу до високої температури не є єдиним способом йонізації молекул або атомів газу. Йонізація газу може відбуватися під впливом ін­ших зовнішніх чинників: рентгенівських променів, променів, що виника­ють під час радіоактивного розпаду, космічних променів (фотойонізація).

Кількісною характеристикою процесу йонізації є інтенсивність йоніза­ції, вимірювана кількістю пар протилежних за знаком заряджених частинок, що утворюються в одиниці об’єму газу за одиницю часу.

Йонізація атома вимагає витрати певної енергії - енергії йонізації. Для йонізації атома (чи молекули) необхідно виконати роботу проти сил взаємо­дії між вирваним електроном та іншими частинками атома (чи молекули). Ця робота називається роботою йонізації (А,). Величина роботи йонізації за лежить від хімічної природи газу і енергетичного стану вирваного електро­на в атомі або молекулі.

Йонізація газу – процес утворення йонів.

Газовий розряд – процес проходження електричного струму через газ.

Несамостійним газовим розрядом називається електропровідність газів, викликана зовнішнім йонізатором.

Газовий розряд, який продовжується після того, як припиняється дія зовнішнього йонізатора, називається самостійним.


Види самостійного розряду:

Тліючий розряд – тип газового розряду із неоднорідним розподілом електричного поля між катодом і анодом спостерігається при низькому тиску. Тліючий розряд використовується в газосвітних трубках, лампах денного світла, стабілізаторах напруги, для отримання електронних і йонних пучків тощо.

Іскровий розряд виникає у газі при нормальному тиску за наявності електричного поля напруженістю, не меншою за напруженість пробою. Красивим і небезпечним явищем є блискавка.

Коронний розряд – тип газового розряду, що виникає в сильних неоднорідних електричних полях навколо електродів із великою кривизною в газах із доволі високою густиною. Коронний електричний заряд використовують для очищення газів (електрофільтри).

Дуговий розряд – вид самостійного газового розряду, який виникає за високої температури між електродами, розведеними на невелику відстань і супроводжується яскравим світінням у формі дуги.
Плазму називають четвертим станом речовини. Майже всі речовини за поступово­го підвищення їх температури від абсолютного нуля проходять послідовно такі стани: твердий, рідкий, газоподібний, плазма.

Плазмою називають частково або повністю йонізований газ. в якому концентрація позитивних і негативних зарядів практично однакова, тобто в цілому плазма є електрично нейтральною системою

Плазма оточує нашу Землю у вигляді йоносфери, забезпечуючи стійкий радіозв’язок. Плазма заповнює увесь Всесвіт у вигляд, дуже розрідженого міжпланетного газу. У стані плазми перебувас переважна частина речовини Всесвіту - зорі зоряні атмосфери, туманності, галактичне, міжзоряне середовище. З плазми складається Сонце.

Біля землі плазма існує у вигляді сонячного вітру, що заповнює магнітосферу.

Через зіткнення частинок сонячного вітру з верхніми шарами атмосфери відбувається йонізація і збудження її атомів і молекул. Випромінювання збуджених атомів спостерігається як полярне сяйво.




  1. Узагальнення та систематизація знань.

Задача 1: Знайти швидкість упорядкованого руху електронів у проводі площею поперечного перерізу 5 мм2 при силі струму 10 А, якщо концентрація електронів провідності 5 1028 м-3.



Відповідь:

  1. Підведення підсумків уроку.

Отже, на сьогоднішньому уроці ми з вами розглянули тему, яку? «Електричний струм у різних середовищах та його використання». Ви сьогодні гарно попрацювали, тому я виставляю Вам гарні оцінки.


  1. Оголошення домашнього завдання.

Запишіть домашнє завдання: опрацювати конспект і §§14,16,19,20 за підручником


Каталог: wp-content -> uploads -> 2016
2016 -> Київський національний лінгвістичний університет базові навчально-методичні матеріали
2016 -> Програма навчальної дисципліни аграрне право опис навчальної дисципліни форма навчання Курс
2016 -> Черкаський інститут банківської справи Університету банківської справи
2016 -> Програма навчальної дисципліни господарське право опис навчальної дисципліни форма навчання Курс Семестр
2016 -> Методичні Рекомендації Запобігання і виявлення
2016 -> Програма додаткового вступного випробування з фаху для вступників на здобуття ос
2016 -> Кз «Веселівська районна різнопрофільна гімназія» Веселівської районної ради
2016 -> Урок №3 Реферативна робота
2016 -> Лекція №1 Вступна лекція: Екологія як наука Екологія мета, завдання, методи, основні терміни та визначення


Поділіться з Вашими друзьями:


База даних захищена авторським правом ©uchika.in.ua 2019
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка